ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВА ZN+

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2014, том 57, №8
КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ
УДК 620.193
Н.Б.Одинаева, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев, З.Р.Обидов, Р.Н.Амини
ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВА ZN+0.5% AL,
ЛЕГИРОВАННОГО ТАЛЛИЕМ
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
В работе представлены результаты потенциодинамического исследования сплава Zn+0.5%
Al, легированного таллием, в среде электролита NaCl.
Ключевые слова: сплав Zn+0.5% Al – таллий – потенциостатический метод – скорость коррозии –
потенциал свободной коррозии – потенциал питтингообразования.
Сплавы цинка с алюминием используются как анодные материалы для защиты от коррозии
стальных сооружений. Для повышения коэффициента полезного действия протекторов из указанных
сплавов при защите от коррозии необходимо дополнительное легирования более электроотрицательными металлами. Известно, что металлы подгруппы галлия, отличаясь значительной электроотрицательностью, часто используются как легирующие добавки для смещения коррозионного потенциала
металла – основы в область отрицательных потенциалов. Учитывая данную особенность указанных
металлов, нами металлический таллий использовался для решения поставленной задачи [1-4].
В научной литературе и в сети интернета нами не обнаружены сведения, относящиеся к влиянию таллия на коррозионно-электрохимическое поведение цинкового сплава Zn+0.5% Al.
Цель работы заключается в исследовании влияния добавок таллия на коррозионноэлектрохимическое поведение сплава Zn+0.5% Al в среде электролита NaCl различной концентрации.
Для поведения исследований была получена серия сплавов, содержащих таллия от 0.005 до
1.0 мас.% в шахтной лабораторной печи типа СШОЛ в тиглях из оксида алюминия. Из расплава отливались цилиндрические образцы диаметром 10 мм и высотой 140 мм. Боковые части образцов покрывались смолой, состоящей из смеси 50% канифоли и 50% парафина. Рабочей поверхностью служил торец электрода. Перед погружением электрода в электролит его торцевую часть зачищали наждачной бумагой, полировали, обезжиривали, тщательно промывали спиртом и затем погружали в
раствор электролита NaCl. Температура раствора в ячейке поддерживалась постоянная – 20ºС с помощью термостата MLШ-8.
Электрохимические исследования тройных сплавов проводили потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме на потенциостате ПИ-50-1.1 со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/с, в среде электролита NaCl. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, впомогательным – платиновый. Подробно методика электрохимического исследования сплавов описана в работе
[5].
Образцы сплавов потенциодинамически поляризовали в положительном направлении от потенциала, установившегося при погружении, до резкого возрастания тока в результате питтингообраАдрес для корреспонденции: Одинаева Насиба Бегмуродовна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе,
ул. Айни 299/2, Институт химии АН РТ. Е-mail: [email protected]
686
Коррозия и защита металлов
Н.Б.Одинаева, И.Н.Ганиев и др.
зования. Затем образцы поляризовали в обратном направлении. Наконец, образцы поляризовали
вновь в положительном направлении и из анодных кривых определяли основные электрохимические
характеристики оголённой рабочей поверхности образцов электродов. Кривые прямого и обратного
тока снимались со скоростью развертки потенциала 2 мВ/с.
Результаты исследовании представлены в табл. 1 и 2. Как видно, со временем потенциалы
свободной коррозии сплавов смещаются в положительную область. Добавки таллия также смещают
потенциал свободной коррозии в область положительных потенциалов. С ростом концентрации электролита NaCl в 10 (0.3% NaCl) и в 100 раз (3% NaCl) потенциал свободной коррозии уменьшается,
что косвенно свидетельствует о снижении коррозионной стойкости сплавов по мере роста агрессивности коррозионной среды.
Таблица 1
Изменения потенциала свободной коррозии (-Есв.корр., В) сплава Zn+0.5% Al, легированного таллием,
3% NaCl
0/3% NaCl
0 0.03% NaCl
Среда
во времени в среде электролита NaCl
Содержание таллия в сплаве,
мас.%
1/3
2/3
1
5
15
35
40
60
0.005
0.01
0.05
0.1
0.5
1.0
0.005
0.01
0.05
0.1
0.5
1.0
0.005
0.01
0.05
0.1
0.5
1.0
0.960
0.971
0.980
0.993
0.957
0.948
0.933
1.007
1.011
1.024
1.041
1.000
1.025
1.038
1.070
1.088
1.096
1.006
1.061
1.045
1.031
0.957
0.969
0.977
0.991
0.953
0.944
0.932
1.006
1.008
1.022
1.040
1.000
1.023
1.037
1.068
1.086
1.095
1.006
1.060
1.045
1.030
0.953
0.966
0.975
0.982
0.950
0.938
0.931
1.000
1.006
1.019
1.037
0.997
1.020
1.033
1.064
1.084
1.093
1.001
1.058
1.040
1.027
0.950
0.960
0.968
0.975
0.941
0.922
0.927
1.057
0.997
1.012
1.033
0.991
1.017
1.028
1.060
1.079
1.088
0.994
1.053
1.036
1.021
0.948
0.955
0.963
0.971
0.934
0.915
0.910
1.052
0.990
1.002
1.024
0.983
1.013
1.025
1.058
1.072
1.080
0.988
1.050
1.031
1.016
0.948
0.955
0.963
0.971
0.934
0.915
0.910
1.052
0.990
1.002
1.024
0.983
1.013
1.025
1.058
1.072
1.080
0.988
1.050
1.031
1.016
0.948
0.955
0.963
0.971
0.934
0.915
0.910
1.052
0.990
1.002
1.024
0.983
1.013
1.025
1.058
1.072
1.080
0.988
1.050
1.031
1.016
0.948
0.955
0.963
0.971
0.934
0.915
0.910
1.052
0.990
1.002
1.024
0.983
1.013
1.025
1.058
1.072
1.080
0.988
1.050
1.031
1.016
Время, мин
Смещение потенциала свободной коррозии тройных сплавов свидетельствует о динамике
формирования защитной оксидной плёнки на поверхности образцов сплавов в коррозионно-активной
среде электролита NaCl. Потенциал свободной коррозии сплава Zn+0.5% Al, легированного 1.0%
таллия в среде электролита NaCl различной концентрации изменяется так: в среде 0.03% NaCl –
0.933В; в 0.3% NaCl – 0.973B и в 3% NaCl – 1.031B (табл. 1).
687
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2014, том 57, №8
Таблица 2
Коррозионно-электрохимические характеристики сплава Zn+0.5% Al, легированного таллием, в среде
Среда
электролита NaCl
Электрохимические свойства
Содержание таллия
в сплаве, мас.%
-Есв.корр.
-Екорр.
-Еn.o.
Скорость коррозии
-Epen.
iкорр.∙10-2
K∙10-3
0.809
0.790
0.768
0.752
0.740
0.738
0.725
0.766
0.705
0.788
0.792
0.759
0.751
0.733
0.804
0.797
0.810
0.823
0.782
0.773
0.761
А/м2
0.037
0.015
0.011
0.009
0.016
0.024
0.029
0.050
0.022
0.020
0.013
0.025
0.026
0.039
0.055
0.024
0.027
0.020
0.033
0.041
0.043
г/м2 ∙ ч
0.45
0.18
0.13
0.11
0.19
0.29
0.35
0.61
0.27
0.24
0.16
0.31
0.32
0.47
0.67
0.29
0.33
0.24
0.40
0.50
0.52
3% NaCl
0.3% NaCl
0.03% NaCl
B
0.005
0.01
0.05
0.1
0.5
1.0
0.005
0.01
0.05
0.1
0.5
1.0
0.005
0.01
0.05
0.1
0.5
1.0
0.960
0.971
0.980
0.993
0.957
0.948
0.933
1.007
1.011
1.024
1.041
1.000
0.985
0.973
1.070
1.088
1.096
1.106
1.061
1.045
1.031
0.968
0.982
0.991
1.002
0.963
0.955
0.944
1.016
1.023
1.031
1.052
1.013
0.998
0.987
1.086
1.095
1.106
1.118
1.072
1.053
1.048
0.745
0.767
0.786
0.803
0.740
0.732
0.721
0.760
0.777
0.789
0.793
0.755
0.742
0.729
0.779
0.790
0.803
0.816
0.771
0.764
0.757
Электрохимические характеристики сплавов в среде электролита NaCl обобщены в табл. 2.
Как видно, потенциалы питтингообрзования и репассивации сплавов по мере роста концентрации
легирующей добавки – таллия, смещаются в положительную область. С ростом концентрации хлорид-ионов указанные потенциалы уменьшаются.
Смещение в положительную область потенциала питтингообразования сплавов с таллием
косвенно свидетельствует о устойчивости сплавов к питтинговой коррозии и ускорении процесса
залечивания вновь возникающих питтинговых очагов, то есть их репассивации. Так, если для исходного сплава Zn+0.5%Al величина потенциала репассивации составляет -0.804В, то для сплава с 1.0
мас.% таллия – 0.761В.
Следует отметить, что положительная динамика изменения потенциалов коррозии и питтингообразования также положительно влияет на изменения коррозионной стойкости сплавов в целом.
Скорость коррозии сплавов, легированных таллием, в 2-3 раза меньше, чем у исходного сплава
Zn+0.5%Al. Такая зависимость имеет место во всех трёх исследованных средах (табл. 2). Особенно
положительно влияют добавки таллия в пределах 0.005-0.1 мас.%. Дальнейший рост концентрации
таллия несколько увеличивает скорость коррозии исходного сплава, однако по абсолютной величине
он меньше, чем для исходного сплава, для сплава, содержащего максимальное количество таллия, то
есть 1.0 мас.%.
688
Коррозия и защита металлов
Н.Б.Одинаева, И.Н.Ганиев и др.
Таким образом, на основе проведённых исследований показано положительное влияние добавок таллия на коррозионно-электрохимические характеристики сплава Zn+0.5%Al и установлена перспективность легирования его таллием.
Поступило 28.06.2014 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Кечин В.А., Люблинский Е.Я. Цинковые сплавы.– М.: Металлургия, 1986, 247 с.
2. Обидов З.Р., Ганиев И.Н. Анодные защитные цинк-алюминиевые покрытия с элементами II группы.–
Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012, 288 с.
3. Алиев Дж., Обидов З.Р., Ганиев И.Н. Цинк-алюминиевые защитные покрытия нового поколения.–
Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013, 129 с.
4. Ганиев И.Н., Умарова Т.М., Обидов З.Р. Коррозия двойных сплавов алюминия с элементами периодической системы.– Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011, 197 с.
5. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Влияние самария на коррозионно-электрохимические свойства алюминия в нейтральной среде. – Журн. прикл. хим., 2008, т.81, №1, с. 71-74.
Н.Б.Одинаева, И.Н.Ѓаниев, З.Р.Обидов, Р.Н.Аминї
ТАЊЌИЌОТИ ПОТЕНСИОДИНАМИКИИ ХЎЛАИ ZN+0.5% AL, КИ БО
ТАЛЛИЙ ЉАВЊАРОНИДА ШУДААСТ
Институти химияи ба номи В.И.Никитин Академияи илмњои Љумњурии Тољикистон
Бо усули потенсиостатикї дар рељаи потенсиодинамикї нишон дода шудааст, ки иловаи
таллий ба миќдори 0.005-0.1% вазнї, суръати коррозияи хўлаи Zn+0.5%Al – ро паст менамояд.
Тањќиќот дар муњити электролити NaCl бо суръати пањншавии потенсиал 2мВ/с гузаронида
шудааст.
Калимањои калидї: хўлаи Zn+0.5% Al – таллий – усули потенсиостатикї – суръати коррозия –
потенсиали коррозия – потенсиали питтинњосилкунї.
N.B.Odinaeva, I.N.Ganiev, Z.R.Obidov, R.N.Amini
POTENCIDYNAMICAL STUDY OF THE ALLOY ZN+0.5% AL,
ALLOYED THALLIUM
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
Potencystatical method in potent dynamic mode is showed that additives thallium within 0.0050.1mas.% reduces the velocity to corrosions of the Zn+0.5% Al alloy. The studies was conducted in ambience of the electrolyte NaCl at the speed of unrolling the potential 2мВ/sec.
Кey words: Zn+0.5% Al alloy – thallium – potencystatical method – velocity corrosion – potential free corrosion – potential pitting formation.
689